Przejdź do głównej treści

Kwalifikacja: MEC.09 - Organizacja i nadzorowanie procesów produkcji maszyn i urządzeń

Zawód: Technik mechanik

Kategorie: Materiały i półfabrykaty Pomiary i kontrola jakości

Jaką maksymalną siłę ściskającą można nałożyć na betonową próbkę o powierzchni 10 cm2, jeżeli dopuszczalne naprężenia betonu na ściskanie wynoszą 25 MPa?

A. 2,5 N
B. 25 N
C. 25 kN
D. 2,5 kN
W tym zadaniu kluczowe jest poprawne połączenie naprężenia, pola powierzchni i siły. Korzystamy z zależności $F=\sigma \cdot A$, gdzie F to siła ściskająca, σ to naprężenie dopuszczalne, a A to pole przekroju próbki. Naprężenie 25 MPa oznacza 25 N/mm² albo 25 000 000 N/m². Pole 10 cm² trzeba przeliczyć na metry kwadratowe: 10 cm² = 0,001 m². Po podstawieniu wychodzi 25 000 000 N/m² × 0,001 m² = 25 000 N, czyli 25 kN. I właśnie dlatego wartość 25 kN jest poprawna. W praktyce takie obliczenie pojawia się przy próbach ściskania betonu, np. w laboratorium materiałowym, gdzie dobiera się zakres maszyny wytrzymałościowej. Moim zdaniem najważniejsze jest tu pilnowanie jednostek, bo sam wzór jest prosty. Dobra praktyka, zgodna z podejściem stosowanym m.in. przy badaniach wg norm PN-EN 12390, polega na tym, żeby zawsze sprawdzić pole próbki, jednostkę naprężenia oraz końcową jednostkę siły. Dzięki temu nie dobiera się za małej prasy i nie interpretuje błędnie wyniku badania.
W tym przykładzie najczęstszy problem nie leży w samym wzorze, tylko w jednostkach. Naprężenie ściskające nie jest siłą, tylko siłą przypadającą na jednostkę powierzchni. Dlatego nie można po prostu odczytać 25 MPa jako 25 N albo 25 kN bez uwzględnienia pola próbki. Betonowa próbka ma powierzchnię 10 cm², a to odpowiada 0,001 m². Dopiero wtedy można użyć zależności $F=\sigma \cdot A$. Po przeliczeniu 25 MPa na 25 000 000 N/m² i pomnożeniu przez 0,001 m² otrzymujemy 25 000 N, czyli 25 kN. Wyniki typu 2,5 N albo 25 N są zdecydowanie za małe i w praktyce nie miałyby sensu przy badaniu betonu, bo takie siły można uzyskać niemal ręcznie, a nie na prasie wytrzymałościowej. Z kolei 2,5 kN wygląda już bardziej technicznie, ale nadal jest dziesięć razy za małe. Taki błąd często bierze się z pomylenia cm² z mm² albo z pominięcia jednego z przeliczników. Z mojego doświadczenia najlepiej zawsze zapisać sobie po kolei: MPa = N/mm², 10 cm² = 1000 mm², więc 25 N/mm² × 1000 mm² = 25 000 N. To bardzo szybko pokazuje, gdzie znika albo pojawia się brakujące zero. W obliczeniach wytrzymałościowych takie drobiazgi są ważne, bo źle dobrana jednostka może prowadzić do błędnego doboru maszyny, elementu konstrukcyjnego albo oceny nośności materiału.

Wymagane logowanie

Ocenianie trudności pytań jest dostępne tylko dla zalogowanych użytkowników. Zaloguj się, aby skorzystać z pełni możliwości platformy.

Twoja ocena pomoże innym uczniom w przygotowaniu do egzaminu, a Tobie pozwoli na dostęp do spersonalizowanych statystyk.

Zgłoś błąd w pytaniu

Rozwiń sekcję i zmień pole, którego dotyczy błąd. Wysłane zostaną tylko zmienione sekcje.

Błędna kwalifikacja
Błąd w treści pytania
Błąd w treści odpowiedzi
Błąd w obrazie
Dane kontaktowe (opcjonalnie)
Podaj email, jeśli chcesz otrzymać informację o rozpatrzeniu zgłoszenia.